Intel® FPGA Grundlagen und Erste Schritte
grundlagen FPGA
Hintergrundwissen: Integrierte Schaltungen und Logikdesign
Integrierte Schaltkreise (ICs) werden in der Regel "Chips" genannt. Sie implementieren sehr kleine elektronische Schaltkreise auf einem Silizium-Substrat. CPUs, GPUs und FPGAs sind alle ICs. Die meisten ICs implementieren Logikdesign. Elektrische Signale gelangen in einen IC und werden basierend auf ihrem Spannungspegel als "0" oder als "1" interpretiert. Sie können verschiedene Signale betrachten, um viele Werte zu sammeln, oder Sie können das gleiche Signal viele verschiedene Male betrachten und sehen, wie es sich ändert.
Logikdesign entwirft Schaltungen, um Entscheidungen basierend auf diesen "0" und "1" Werten zu treffen. Ein Logikdesign setzt sich aus logischen Daten zusammen, um zwei oder mehr verschiedene Werte zu vergleichen – um Fragen wie "Sind beide Werte gleich?" oder "Sind beide Werte gleich 1?" Darüber hinaus geben Strukturen, die als "Flipflops" bezeichnet werden, diese Fragen rechtzeitig ab. Moderne logische Designs haben Tausende bis Billionen logischer Designs.
Eine gute Analogie ist, wenn Sie Musik hören. Jede Zeitanzahl bestimmt der Spieler, welcher Hinweis Sie hören werden. Jede Entscheidung ist einfach, aber ein wunderschönes Song erfordert viele Entscheidungen und viel Können. Eine Reihe von guten Logikdesigns in einem IC kann erstaunliche antworten auf die Rechenleistung liefern!
Was ist ein FPGA?
FPGA ist eine Abkürzung für Field Programmable Gate Array. FPGAs Halbleiter-ICs sind, bei denen ein Großteil der Funktionalität innerhalb des Geräts geändert werden kann; vom Designingenieur geändert, während des Leiterplattenbaus verändert oder sogar nach der Bereitstellung eines Produkts verändert.
Die Änderungen werden dadurch erzeugt, dass geändert wird, welche elektrischen Ein- und Ausgänge empfangen werden, welche logischen Daten und Flipflops implementiert werden und wie diese Verbindungen miteinander verbunden werden.
Ein FPGA besteht aus einem Raster konfigurierbarer Logik, die als adaptive Logikmodule (ALMs) bezeichnet wird, und spezialisierten Blöcken, wie Digital Signal Processing (DSP)-Blöcken und RAM-Blöcken (Random-Access Memory). Diese programmierbaren Blocks werden über konfigurierbare Routing-Interconnects kombiniert, um vollständige digitale Schaltkreise zu implementieren.
Wer verwendet FPGAs?
Entwickler
Entwickler nutzen FPGAs in der Elektronikbranche für viele verschiedene Anwendungen.
Forscher
Forscher nutzen FPGAs, um logikfähiges Design zu erforschen, um schwierige Probleme zu lösen und neue Algorithmen zu implementieren.
Studenten
Da FPGAs immer wieder programmiert werden können, sind sie eine ideale Methode, um Logikdesign zu lernen.
Hobbyisten
Wie Schüler haben oft Hobby-Bastler den Wunsch, Logikdesign zu lernen, und FPGAs sind dafür perfekt.
Warum sollte ein FPGA verwendet werden?
Die Vorteile einer FPGA umfassen:
Flexibilität
FPGA Funktionalität kann sich bei jedem Hochfahren des Geräts ändern.
Beschleunigung
Bringen Sie Produkte schneller auf den Markt und/oder steigern Sie die Systemleistung.
Integration
Die heutigen FPGAs umfassen On-Die-Prozessoren, Transceiver-I/O-Geräte mit 28 Gbit/s (oder schneller), RAM-Blocks, DSP-Engines und mehr.
Gesamtbetriebskosten (TCO)
Während ASICs pro Einheit möglicherweise weniger kosten als ein gleichwertiger FPGA, erfordern deren Aufbau einen nicht wiederkehrenden Aufwand (NRE), teure Software-Tools, Spezialisierte Designteams und lange Fertigungszyklen.
Wie verwenden Sie einen FPGA?
Designmethodik |
Beschreibung |
Primäres verwendetes Tool |
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Traditionelles FPGA-Design |
Diese Methodik verwendet eine Hardware-Beschreibungssprache (HDL), um ein Design zu beschreiben, und ein EDA-Tool (Electronic Design Automation), um Ihre Designbeschreibung in eine FPGA-Implementierung zu verwandeln. |
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High-Level-Design |
Diese Methodik verwendet eine Sprache auf höherer Ebene, in der Regel Data Parallel C++ (DPC++), um ein Design zu beschreiben. Um nur DPC++ zu verwenden, müssen Sie ein unterstütztes Mainboard verwenden, das an einen Computer mit einem x86-Host angeschlossen ist. Sie können diese Methodik mit traditionellem FPGA-Design kombinieren, um eine bessere Produktivität zu erreichen. |
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Nutzen Sie FPGA Design-Services |
Wenn Sie einen FPGA in Ihrem Produkt verwenden möchten, aber nicht über das Know-how verfügen, um das Design selbst zu erledigen, hat Intel viele Partner, die FPGA Design-Services anbieten. |
Erste Schritte
Ausbildung
Intel FPGA Technical Training bietet zwei Kurse an, die speziell für Anfänger FPGA Lerner erstellt wurden. Wählen Sie Ihren Weg je nach Lernstil. Für die Teilnahme an Intel FPGA Technical Training fallen keine Kosten an.
Anfänger-Workshop für Intel® FPGAs
Möchten Sie mit einem Dozenten lernen? Nehmen Sie an diesem dreistündigen Praxis-Workshop teil.
Anfänger- Intel FPGA Designer-Lernpfad
Sind Sie ein selbstverständiger Lerner? Mit diesem Lehrplan legen Sie los!
Intel® FPGA Technical Training-Katalog
Dieser Katalog listet alle Kurse auf, die fortgeschrittenen Benutzern zur Verfügung stehen.
Weitere Ressourcen für erste Schritte
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Lernen sie weiter
Weitere Ressourcen für Anfänger |
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| Intel FPGA Technical Training | Intel bietet kostenfreie technische Schulungen an, um zu erfahren, wie Sie intel FPGAs verwenden. Informieren Sie sich über fortgeschrittene Themen wie die Timing-Abschlussmethode und Platform Designer. |
| Intel FPGA Academic Program | Wir bieten Ressourcen, um Lehrern und Professoren beim Herstellen von Klassen für Ingenieurs- und Informatikkurse zu helfen. |
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